瑞士建筑能效与产能房调研分析

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[摘要]通过赴瑞士进行实地调研，学习当地建筑能效认证制度、可再生能源应用技术、产能建筑应用技术及相关产品、材料的实验过程。深深感到我国在太阳能光伏发电新产品新材料研发、建筑气密性施工工艺、能源监测展示平台建设等方面仍存在较大差距。深深体会到应该仔细研究如何以老百姓喜闻乐见的方式开展建筑节能工作，提高老百姓获得感、幸福感，真正实现将建筑节能从“要我做”到“我要做”的转变。在此基础上，提出了我国建筑节能工作可持续发展的思考与建议。

[关键词]建筑能效；产能房；太阳能

1瑞士能源政策及建筑能效认证制度

瑞士的主要能源形式来自石油，用于发电和供暖。26%建筑的采暖能耗采用电，27%建筑的采暖能耗采用直接燃烧燃料。目前，瑞士全面停止核能发电，打造可持续和安全的能源供给，降低对化石燃料的依赖。分别从提高能源效益、增加预热和可再生能源的使用量、降低二氧化碳排放等方面实现目标。其中，加大可再生能源利用，主要体现在使用可再生能源取代化石能源进行取暖与发电。截至2030年，瑞士沙夫豪森州能源目标是：实现化石燃料从820千兆瓦降到600千兆瓦，降低26%；用电量从500千兆瓦维持不升高；可再生能源采暖从180千兆瓦升高到300千兆瓦，提高55%。为了进一步提高建筑能效，瑞士推行建筑能效认证制度（GEAK）。该制度自2009年8月实施，2011年推出升级版，适用于居住和办公建筑以及学校建筑，能效等级分为A+-A-G共7级，A+级为最高等级。沙夫豪森州除了推行建筑能效认证，还推行微能耗建筑（MINERGIE，为保护专利，MINERGIE为注册商标），两者有机结合，后者的内容中涵盖了前者。值得指出的是，微能耗建筑标准提出微能耗被动房（MINERGIE-P）和微能耗建筑（MINERGIE-A），其中MINERGIE-A建筑能耗为0，即我国提出的净零能耗建筑。瑞士推行建筑能效认证补贴机制，给予不同等级能效的建筑分别不同标准的补贴金额（如图1所示），补贴金额大约占到增量成本的5-10%。另外，出售房屋时强制进行GEAK认证、GEAK升级版咨询报告是获得补贴前提条件等要求的设定，这在很大程度上推动了当地建筑能效认证制度的不断发展。截至2019年3月，瑞士建筑能效制度（GEAK）覆盖了全部26个州域，共有8百万居民通过了认证，（见图2）。通过对我国建筑设计能耗标准与瑞士建筑能效标准的对比分析，发现我国现行《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2015），设计的建筑能效相当于瑞士建筑能效C级（38kWh/m2•a），而瑞士大多数建筑能效为D级（55kWh/m2•a）或E级。

2瑞士某产能建筑

该建筑由当地一名建筑师投资建造并进行运营展示，于2014年建成。该建筑为公寓型居住建筑，建筑面积约1500平方米。该建筑屋面面积为512平方米，全部安装晶硅光电板（光电板直接作为屋顶），立面面积470平方米，也全部安装了光电板，总装机容量126kWp。其中立面光电板采用了特殊喷砂工艺，做成亚光效果，避免光污染。另外，全部光电板均为无框设计，一方面增加了单位面积的装机容量，每平方米可达160W，另一方面有效避免了灰尘等污物堆积，保持了光电板良好的表面洁净度。从全年来看，建筑所需能源63%来自屋面的光电发电量，37%来自立面。冬季由于屋面积雪且太阳高度角变小，建筑所需能源主要来自立面光电板所发电量。如图3-8所示，该建筑采用了电解水、氢燃料电池、蓄电池、跨季节蓄热、热泵、余热回收、屋内管道加热等可再生能源与新能源技术。其中2个氢气罐埋在地底下，每个罐可容纳17吨氢气，承压30Bar，建筑用不了的光电余电即可用来电解氢气，1400小时即可装满1罐。使用光伏发电的电力电解水，产生氢气用于氢燃料电池发电，这样就形成了彻底的不产生有害物质排放的整个循环过程。该建筑将一切可以回收的余热进行了回收利用，比如将电解水产生的热量、氢气燃料电池产生的余热回收利用加热水。2个竖向水箱埋在地底下，每个水箱容量125吨水，夏季加热到55-58℃，外敷20cm厚的保温层，可供冬季室内供暖。当然，这首先建立在建筑本体保温气密足够优良的前提下，为此，窗户采用三玻中空，外墙岩棉板250mm，同时在一层与地下室的楼板下面以及梁柱交界处粘贴了250mm的岩棉保温层，保障建筑本体节能降耗。该建筑采用土壤源热泵，分别打了2个338米和1个228米的竖管井，机组功率25KW，能效系数为6.0。该建筑按需启动热泵，由于基本不需要供冷，供暖主要依靠跨季节蓄热水箱热水供暖，整个建筑中被加热过的热水管道进一步降低了建筑供暖能耗，所以热泵很少启用，热泵在该建筑能耗中仅占了16W，相当于电吹风器的1%。该建筑自2014年运行至今，所需电量完全可以自给自足，所以没有与外界市政电进行连接。在我们参观期间，正在安装与外界的电路连接，这是因为该建筑所产电量已经大于所需电量，蓄电池已满，可以将自身产电外供给市政电网。

3瑞士生态环境博物馆

该建筑于2013年建成，是一所集先进技术应用、先进产品理念展示、青少年教育、电动车室内测试、餐饮娱乐于一体的综合场馆，如图9所示。单晶硅太阳能光伏发电板直接作为屋面，同样为无框设计，钢板连接，背面加装保温隔热层（如图9所示），总装机容量为740KW。系统同样配有蓄电池，有的蓄电池装置可以供给附近邮电送件车辆进行充电。该建筑安装了2个储水罐，每个水罐可容纳70t热水，用于供给建筑冬季地板辐射采暖。该建筑（公共建筑）内没有任何暖气片，地板下面铺设的热水管路采用了塑铝PPR管。同时，该建筑能效运行采用了精细化管理，比如针对地板辐射采暖预热较慢的问题，馆内专门有工作人员会提前两天关注天气预报，以便决定采暖系统的启动时间。作为展示馆，馆内采用了通俗易懂的形式展示不同年代瑞士建筑节能情况。比如，第一阶段展示，瑞士1900年代的房屋窗户、外墙和暖气末端的实物陈列，每平方米耗能折合36瑞法；第二阶段，每平方米耗能折合12瑞法等等。用金钱表示各个时间阶段建筑耗能，用搭建的实体表示建筑不同剖面，而不是用技术指标去说明。这在一定程度上增强了老百姓的直观感受，只有有了感知度才会主动认识、辨别和实践好建筑节能。

4我国建筑节能的启示与建议

我国建筑节能自20世纪80年代开始，历经近40年时间。40年间，我国新建建筑节能设计水平不断提升，既有建筑节能改造不断去存量，公共建筑节能改造技术不断提升，可再生能源建筑应用不断优化，绿色建筑规模不断扩大，超低能耗建筑、近零能耗建筑不断涌现。从单体建筑节能到区域绿色低碳，从简单技术堆砌到多能互补技术不断成熟，从单一提高设计指标到多维度评价运行能效，我国建筑节能工作取得了迅速发展和阶段性成效。但仍存在着缺乏长效机制、市场机制不完善、产业技术创新不够、老百姓感知度不高等问题，建筑节能工作进入“深水区”，面临改革创新。接下来对“十四五”以及更长时期内，提出相关建议如下：一是应从单体建筑节能向区域建筑节能转变，从单一节能目标到节能低碳绿色多目标考量，从新建建筑节能向既有老旧建筑及小区改造倾斜。我国单体新建建筑节能发展迅速，北方地区居住建筑节能已经从上世纪80年代的30%节能水平发展到目前的75%节能，北京市新颁布了80%节能水平设计标准；南方地区居住建筑节能也发展到目前的65%节能水平，节能潜力空间变小。由于同样节能量的建设增量成本不断增大，在房地产调控升级限地价限房价的政策影响下，使得市场积极性变小。如何加快产业进步，降低节能建造成本，仍将是影响我国建筑节能工作的重要因素。二是最大程度激发老百姓的节能需求。首先引导老百姓正确认识节能，让建筑节能变成老百姓可感知、可衡量的语言或形态，而不是只有专业人士才弄懂的指标与符号；其次多渠道宣传与展示建筑节能知识，尽量使用实物尤其是可以动手操作的设备或演示品，向广大市民尤其是中小学生进行宣传教育。最后，抓好指标落实，从建筑开发建设到物业运营再到老百姓亲身体验，将建筑节能的指标一管到底，不应形成断层，导致投资建设与使用者不一致，这是目前很多建筑节能工程或产品产生纠纷的主要原因，较大程度上影响了建筑节能的可持续健康发展。

作者:姚春妮 刘幼农 彭梦月 杨润芳 单位:住房和城乡建设部科技与产业化发展中心